(Imagem: © ISOLDE / CERN)
Astatine engole e cospe elétrons. Dois números nos dizem como.
Empunhando feixes de prótons e lasers, os físicos descobriram pela primeira vez um dos segredos-chave do elemento mais raro que ocorre naturalmente na Terra: o astato.
Astatine é um “halogênio”, o que significa que compartilha propriedades químicas com flúor, cloro, bromo e iodo (todos os elementos que normalmente se ligam aos metais para formar sais). Mas com 85 prótons, é mais pesado que o chumbo e é extraordinariamente raro na Terra – o mais raro dos elementos que ocorrem naturalmente na crosta terrestre, de acordo com o livro do químico John Emsley de 2011 “Nature’s Building Blocks” (Oxford University Press). Ele se forma a partir de urânio e tório em decomposição, e sua versão mais estável, ou isótopo, (chamado astatine-210) tem meia-vida de apenas 8,1 horas – então, se você encontrasse um estoque dele pela manhã, metade dele teria sumido à noite.
É tão raro que, até recentemente, os pesquisadores nunca conseguiram reunir o suficiente para testar como ele interage com os elétrons. Isso é um problema, em parte porque um de seus isótopos radioativos, o astatine-211 tem potencial para ser útil em terapias contra o câncer. Mas os pesquisadores não tinham certeza da probabilidade de atrair elétrons e formar íons negativos, o que poderia ser prejudicial às células saudáveis. Um novo papel muda isso.
O projeto para entender o astato ocorreu no ISOLDE, a parte do centro de pesquisa de física de partículas do CERN, que se concentra na explosão de feixes de prótons contra alvos quentes e pesados feitos de diferentes elementos químicos.
Para esse esforço, os pesquisadores dispararam os prótons contra um alvo feito de átomos de tório, um elemento instável com 90 prótons. Isso produziu um punhado de novos átomos, incluindo astatine-211.
Filtrando o astatine-211 do resto dos átomos, os pesquisadores construíram um estoque grande o suficiente da substância radioativa sempre em decomposição para usar em seus experimentos de laser. A luz concentrada pode mover os elétrons de um átomo, permitindo aos pesquisadores fazer medições precisas de seu comportamento.
Em um artigo anterior, publicado em 2013 na revista Nature Communications, a equipe do ISOLDE mediu a energia de ionização do astato: quão difícil é remover um elétron do átomo. Agora, em um artigo de 30 de julho, também publicado na Nature Communications, eles calcularam sua afinidade eletrônica: a facilidade com que o isótopo atrai novos elétrons.
A energia de ionização foi de cerca de 9,31752 eletronvolts. A afinidade eletrônica é de cerca de 2,41579 elétronvolts. Juntos, esses dois números formam uma imagem completa de como o elemento pesado e raro interage com os elétrons. (Todas as implicações práticas desses números levarão anos para serem compreendidas, mas determiná-los com precisão é um grande obstáculo a ser superado.)
ISOLDE proclamou o resultado como a confirmação do trabalho de modelagem teórica que estava ocorrendo ao mesmo tempo no laboratório. A consequência imediata desse resultado pode ser para a pesquisa do câncer, disse o ISOLDE. Astatine-211 libera partículas alfa conforme decai, farpas radioativas compostas de prótons e nêutrons que podem matar as células cancerosas. Mas determinar como usar os sais astatinos radioativos em terapias contra o câncer exige uma compreensão profunda de como o elemento cria íons negativos. À medida que o astato retira elétrons das moléculas das células saudáveis do corpo, ele os transforma em íons negativos, que podem prejudicar as células saudáveis. Os pesquisadores precisam de uma compreensão precisa desse processo para fornecer as melhores terapias.
Eventualmente, disse o ISOLDE, suas técnicas poderiam desvendar o mistério dos superpesados – elementos que existem apenas brevemente em laboratórios em pequenas quantidades com propriedades que os cientistas mal entendem.
Publicado em 13/08/2020 06h58
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